[实用新型]用于搅拌摩擦焊接的主轴系统及搅拌摩擦焊接系统

说明书

本实用新型提供了用于搅拌摩擦焊接的主轴系统及搅拌摩擦焊接系统，涉及搅拌摩擦焊接技术领域。该主轴系统包括搅拌头、主轴组件、多维力传感器和用于与工业机器人末端轴相连的连接件，多维力传感器用于测量搅拌头的压力、前进阻力和扭矩；主轴组件包括壳体和位于壳体内的转动轴，转动轴从壳体的端部伸出与搅拌头相连，以带动搅拌头转动；多维力传感器的一端与壳体远离搅拌头的一端相连，另一端与连接件远离工业机器人末端轴的一端相连。该搅拌摩擦焊接系统包括上述主轴系统，同样能够对搅拌头的多种力学参数进行检测、校准，并通过控制系统进行恒定压力、恒定前进阻力或恒定扭矩的控制，使焊接过程中的控制更加精确，有效保证焊缝的成形。

技术领域

本实用新型涉及搅拌摩擦焊接技术领域，具体而言，涉及用于搅拌摩擦焊接的主轴系统及搅拌摩擦焊接系统。

背景技术

搅拌摩擦焊是一种固相连接技术，在焊接低熔点金属时，具有焊接质量高，焊接变形小，无环境污染等显著优势，已成为各行业焊接铝、镁等合金的首选工艺。在加工制造业向着智能化快速发展的背景下，将搅拌摩擦焊与工业机器人相结合，开发智能化搅拌摩擦焊接机器人已成为未来发展的趋势。

然而，与常规搅拌摩擦焊接专机相比，搅拌摩擦焊接机器人刚度较低，在较大的焊接载荷下机械臂会发生弹性变形，导致搅拌头的实际压入深度发生变化，无法保证焊接的稳定性和接头质量。因此，通常在机器人搅拌摩擦焊接过程中采用恒压力控制的方式，即以保证焊接载荷不变为目标，通过对焊接压力的检测及反馈，实时调整机器人的下压位置，以消除机械臂弹性变形的影响。

但是，现有基于恒压力控制的机器人搅拌摩擦焊接方法还存在一定不足：(1)焊接压力只是能反应焊接质量的力学参量之一，单一的恒压力控制方式不能保证高质量焊接。(2)由于搅拌摩擦焊接过程可分为搅拌头下扎阶段及稳定焊接阶段，而以上两个阶段由于被焊材料塑化程度、搅拌头与被焊材料接触状态的不同，导致所需要的焊接压力、扭矩等力学指标有较大差异。如果采用统一的力学控制指标，将无法实现高质量焊接，这对整个焊接阶段均实现自动化控制带来了挑战。(3)在空间全位置焊接时，由于焊接姿态的不同，无论力学传感器安装至何位置，力学传感器和被焊工件之间的机构的自身重力均会对所测得的焊接压力带来影响，从而影响控制的准确性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于搅拌摩擦焊接的主轴系统，旨在测试搅拌头的压力、扭矩和前进阻力，提高焊接过程中力学信息测量的精确性。

本实用新型的另一目的在于提供一种搅拌摩擦焊接系统，其能够更加精确地对焊接的各阶段进行控制，有效保证良好焊缝的成形。

本实用新型是这样实现的：

本实用新型提供了一种用于搅拌摩擦焊接的主轴系统，包括搅拌头、主轴组件、多维力传感器和用于与工业机器人末端轴相连的连接件，多维力传感器用于测量搅拌头的压力、前进阻力和扭矩；

主轴组件包括壳体和位于壳体内的转动轴，转动轴从壳体的端部伸出与搅拌头相连，以带动搅拌头转动；

多维力传感器的一端与壳体远离搅拌头的一端相连，另一端与连接件远离工业机器人末端轴的一端相连。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，多维力传感器的一端与连接件可拆卸连接，另一端与壳体可拆卸连接。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，多维力传感器和连接件均呈圆盘形，壳体远离搅拌头的一端设置有圆盘形的固定板，连接件和固定板均与多维力传感器的板面相贴合。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，多维力传感器上的边缘环设有多个第一螺纹通孔，连接件和固定板上均设置有与第一螺纹通孔相配合的第二螺纹通孔，连接件和固定板上的第二螺纹通孔的个数总和与第一螺纹通孔的个数相同。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，第一螺纹通孔的个数为10-14个，连接件和固定板上的第二螺纹通孔的个数均为5-7个。